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Leiterplattenmontage

Inhaltsverzeichnis
Primärer Artikel (H2)

Fast alle Branchen verwenden Leiterplatten oder PCBs. Diese kleinen elektronischen Geräte bestehen aus mehreren Komponenten und sind für eine Vielzahl von Anwendungen in diesen Bereichen verantwortlich. Dafür ist es jedoch wichtig, dass alle Komponenten einer Leiterplatte so zusammengebaut und auf der Platine befestigt werden, dass sie nützlich und funktionsfähig sind.

Wie läuft also der Zusammenbau einer Leiterplatte ab und wie machen wir ihn richtig? In diesem Artikel besprechen wir die Leiterplattenbestückung im Detail.

Was ist Leiterplattenbestückung?

Bei der Leiterplattenbestückung handelt es sich um einen Prozess, der das Einbetten elektronischer Komponenten in die Leiterplattenoberfläche umfasst. Dadurch entsteht ein funktionsfähiger elektronischer Schaltkreis oder ein funktionsfähiges Produkt.

Für ein besseres Verständnis der Unterschiede zwischen PCBs und PCBAs werfen Sie bitte einen Blick auf unseren umfassenden Vergleich zwischen PCB und PCBA.

Arten der Leiterplattenbestückung

Thru-Hole-Technologie

Alle Komponenten wie Kondensatoren, Induktivitäten, Spulen und Widerstände wurden mithilfe von Löchern eingesetzt. Dies gab ihr den Namen „Thru-Hole-Technologie“.

Die Technologie funktioniert einseitig, zweiseitig und mehrseitig, ist jedoch nicht für das neue Zeitalter der Elektronik geeignet. Während SMT den Markt bei der Leiterplattenbestückung dominiert, erfordern einige Anwendungen, wie z. B. Kondensatoren und große Transformatoren, Durchgangslochtechnologie.

Oberflächenmontagetechnologie

Einfach ausgedrückt: Die Oberflächenmontagetechnologie oder SMT schweißt Komponenten auf Leiterplatten. Die Ergebnisse sind weitaus besser als bei herkömmlichen Montagemethoden und werden daher heute häufiger eingesetzt. Alle Telefone, Computer, Haushaltsgeräte usw. werden mit dieser Technologie hergestellt.

Gemischte Leiterplattenbestückungstechnologie

Es ist unmöglich, unterschiedliche Komponenten nur mit der SMT- und THT-Technologie zusammenzubauen. Denn mit fortschreitender Technologie wird von elektronischen Geräten erwartet, dass sie schlank und multifunktional sind. Das Duo kann nicht mit einer einzigen Technologie erreicht werden.

Daher werden eine Reihe unterschiedlicher PCB-Montagemethoden verwendet, bei denen Lötpaste keine Rolle spielt. Obwohl einige Komponenten mithilfe von SMT verbunden werden können, ist dies bei vielen anderen nicht möglich. Daher kommt eine Kombination verschiedener Techniken zum Einsatz.

Tauchen Sie in unserem Fachleitfaden tiefer in die SMT-Montage (Surface Mount Technology) und ihre Vorteile ein.

Das grundlegende Design einer Leiterplatte

Normalerweise besteht eine Leiterplatte aus den folgenden Schichten. Jede Schicht hat einen anderen Aufbau und eine andere Funktion innerhalb eines Schaltkreises.

Einschicht-PCB

Substratschicht: Um der Platte Steifigkeit zu verleihen, besteht diese Schicht aus Glasfaser. Die meisten Platinen verwenden dieses Material, flexible Leiterplatten verwenden jedoch flexiblen Kunststoff wie Kapton. Darüber hinaus werden für PCB-Substratschichten Materialien wie Epoxidharz verwendet, die jedoch nicht so haltbar sind wie FR4.

Kupferschicht: Auf die Platine ist dünne Kupferfolie laminiert; Dies bildet die nächste Schicht in einer Leiterplatte. Es kann eine oder mehrere Kupferfolienschichten haben und ihre Dicke hängt davon ab, wie viel Strom die Leiterplatte verarbeiten muss.

Bei einer einseitigen Leiterplatte ist eine Seite der Leiterplatte mit einer Schicht Kupferfolie versehen. Die andere Seite dient der Einbettung elektrischer Komponenten. Andererseits weisen doppelseitige Leiterplatten eine leitfähige Kupferschicht auf beiden Seiten der Platine auf.

Lötstoppschicht: Nach der Kupferlaminierung ist es nun Zeit für die nächste Schicht, die Lötstopplackschicht. Diese Schicht isoliert die Kupferschichten und hält sie von anderen Komponenten fern, um Kurzschlüsse zu vermeiden. Es ist auch dafür verantwortlich, dass die Leiterplatte ihre grüne Farbe erhält.

Darüber hinaus muss festgestellt werden, dass die Lötstopplackschicht insbesondere im Herstellungsprozess die mit Abstand wichtigste Schicht ist. Wenn also einige elektrische Komponenten gelötet werden sollen, hilft diese Schicht bei der korrekten Platzierung der Komponenten.

Siebdruckschicht: Die Siebdruckschicht ist die letzte und letzte Schicht. Die Aufgabe der Benutzer besteht in erster Linie darin, ihnen dabei zu helfen, die vielen Pins zu unterscheiden und mehr über die Funktionalität der einzelnen Pins zu erfahren. Auf dieser weißen Schicht werden Symbole, Buchstaben oder Zahlen geschrieben.

Erfahren Sie in unserem speziellen Artikel mehr über die entscheidende Rolle und die Feinheiten der Lötmaskenschicht in Leiterplatten.

Komponenten der Leiterplattenbestückung

Grundsätzlich gibt es zwei Arten von Komponenten: Passive Komponenten und aktive Komponenten. Das Duo unterscheidet sich je nach Zweck.

Passive Bauteile

Dabei handelt es sich um elektronische Bauteile, die keinen Einfluss auf das Signal haben und es fließen lassen, ohne es zu verändern. Darüber hinaus benötigen sie für den Betrieb keine elektronische Energie.

Kondensatoren: Eine dielektrische Schicht trennt zwei leitende Schichten und es entsteht ein Kondensator. Wie wir wissen, halten diese elektronischen Geräte für kurze Zeit ihre elektrische Ladung aufrecht, bevor sie an eine andere Stelle in einem Stromkreis weitergeleitet werden.

Sie können ihre Kapazität messen, indem Sie ihre Kapazität bestimmen. Kondensatoren gibt es aufgrund ihrer dielektrischen Leistung in verschiedenen Typen. Die Dichte des dielektrischen Materials bestimmt die Intensität der elektrischen Ladung.

Widerstände: Die am häufigsten verwendeten Komponenten in einer Leiterplatte sind in verschiedenen Formen und Größen erhältlich. Ihre Hauptfunktion in einem Stromkreis besteht darin, den Stromfluss zu behindern.

Unter den verschiedenen Arten von Widerständen ist der axiale Widerstandstyp am gebräuchlichsten, der über Anschlüsse an beiden Enden und farbige Bänder am Gehäuse verfügt. Diese geben den Widerstandswert, die Toleranz und manchmal auch den Temperaturkoeffizienten an.

Induktoren: In einer Leiterplatte sind Induktivitäten neben Kondensatoren und Widerständen eine der drei passiven linearen Komponenten einer Schaltung. Ein Induktor besteht aus einem isolierten Draht, der in Form einer Spule gewickelt ist.

Wenn Strom durch die Spule fließt, entsteht ein elektromagnetisches Feld. Ändert sich jedoch der elektrische Strom, widersetzt sich die Spule der Änderung. Daher versuchen Induktivitäten, den Strom im Stromkreis konstant zu halten.

Dioden: Diese elektronischen Geräte ermöglichen den Stromfluss nur in eine Richtung. Dadurch kann es von einer Anode zu einer Kathode und umgekehrt wandern. Dies kann erreicht werden, indem an einem Ende der Widerstand Null und am anderen Ende der Widerstand unendlich bleibt. Ein Beispiel hierfür ist LED.

Transformer: Wenn die Spannung schwankt, transportieren diese Geräte Strom zwischen Stromkreisen. Sie bestehen aus einem Magnetkern, um den zwei oder mehr Spulen gewickelt sind. Die an die Stromversorgung angeschlossene Primärspule wird von den Sekundärspulen begleitet.

Aktive Komponenten

Transistoren: Dies sind die Hauptbausteine einer elektronischen Schaltung. Als Halbleiter werden sie als Verstärker und elektrische Schalter eingesetzt.

Obwohl sie unabhängig voneinander funktionieren können, sind sie häufig in großen Mengen, manchmal in Milliardenhöhe, in einem einzigen Schaltkreis integriert.

ICs (Integrierte Schaltkreise): Andere Bezeichnungen sind Mikrochip oder Chip. Dabei handelt es sich um elektronische Geräte, die Drähte und andere Komponenten innerhalb eines Stromkreises verbinden. Sie werden als einzelne Einheit auf vielen winzigen dielektrischen Substraten oder Halbleiterwafern aufgebaut und ermöglichen die Herstellung modernster intelligenter Geräte.

Um mehr über elektronische Komponenten bei der Leiterplattenbestückung zu erfahren, lesen Sie unseren ausführlichen Leitfaden zu elektronischen Komponenten.

Arten von ICs

BGA (Ball Grid Array): Dieser wurde speziell für integrierte Schaltkreise entwickelt und eignet sich daher für die Montage von Mikroprozessoren. Das Paket verfügt über mehr Stifte als jedes andere Paket und seine einzigartige Funktion ermöglicht die Nutzung der gesamten Bodenfläche. Dieses Design trägt zusammen mit der durchschnittlichen Leiterbahnlänge zu seiner hohen Geschwindigkeit und Leistung bei.

SMD-Gehäuse (Surface Mount Device): Die Weiterentwicklung der Technologie ebnete den Weg für neue Chipgehäuse. Eine dieser Entwicklungen ist die Oberflächenmontagetechnologie (SMT), die aus mehreren kleinen Komponenten besteht. Diese Gehäuse verfügen über winzige Stifte, die auf die Leiterplatten gelötet werden können. Einige Beispiele hierfür sind Quad Flat Packages (QFP), Small Outline (SOP) usw.

Verstehen Sie die Komplexität und Designüberlegungen für Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten in unserem umfassenden Leitfaden.

So wählen Sie die Komponenten für die Leiterplattenbestückung aus

Funktionalität: Stellen Sie fest, dass die ausgewählte Komponente alle Anforderungen der Anwendung erfüllt. Dadurch wird sichergestellt, dass die Leiterplatte wie gewünscht funktioniert.

Energieverbrauch: Designer ziehen CAD-Bibliotheken in Betracht, um herauszufinden, wie viel Leistung ein Computer bewältigen kann. Manchmal stellen diese Bibliotheken nicht die richtigen Informationen bereit. Dies ist ein ernstes Problem und kann dazu führen, dass die Komponente nicht startet oder überhaupt nicht funktioniert.

Nennstrom und Spannung: Oftmals werden die minimalen und maximalen Strom- und Spannungswerte der Leiterplatte ignoriert. Beachten Sie, dass der Schaltkreis schwerer wird, wenn Sie eine Komponente mit einer höheren Spannung als erforderlich kaufen. Gleichzeitig besteht die Gefahr, dass die Komponenten bei niedrigeren Nennwerten schmelzen und zum Ausfall der Komponente führen. Kaufen Sie eines mit optimaler Reichweite.

Vorschriften: Halten Sie sich an die Vorschriften. Wenn Sie dies nicht tun, bedeutet dies nicht, dass Ihre Komponente sofort ausfällt. Es besteht jedoch immer die Möglichkeit, dass es zurückgerufen wird.

Die Betriebsumgebung: Wie wollen Sie die Platine betreiben? Denken Sie daran, dass einige Teile bei bestimmten Temperaturen und Feuchtigkeitsniveaus funktionieren müssen. Ob es also für Industrie, Gewerbe oder Militär gedacht ist, der Einsatz hängt von der Umgebung ab.

Kauf von Komponenten
Der Mangel an Komponenten ist eines der Hauptprobleme bei der Leiterplattenbestückung. Obwohl es Alternativen gibt, sind diese möglicherweise nicht ohne weiteres verfügbar. Dies treibt die Hersteller dazu, minderwertige Komponenten zu kaufen oder auf falsche Marketingtricks zu verfallen. Finden Sie daher einen zuverlässigen Leiterplattenbestückungsdienst, der schlüsselfertige Dienstleistungen erbringt.

Platzieren der Komponenten
Neben dem Kauf ist auch die Platzierung ein Thema. Um dieses Problem zu lösen, sollten die Maschinen mit Gerber-Daten versorgt werden. Sie sollten sich auch auf Funktionen wie Panel-Handhabungsstreifen, Panel-Größen und Passermarken usw. konzentrieren. Dies sind einige der Merkmale, die Fehler bei der Platzierung reduzieren und auch bei der Herstellung eines Qualitätsprodukts helfen.

Seien Sie auf Veränderungen vorbereitet
Kein erster Entwurf ist der endgültige Entwurf. Sie sollten bereit sein, neue und andere Komponenten in Betracht zu ziehen, da einige Änderungen am Design vorgenommen werden. Bevor Sie sich für eine Komponente entscheiden, sollten Sie außerdem Dinge wie die Flächendichte der Leistungskomponenten, die Verlustleistung, die Kosten der Komponenten und ihre Verfügbarkeit berücksichtigen.

Wenden Sie solide Erdungspraktiken an
Für welches Design Sie sich auch entscheiden, es muss über eine ausreichende Anzahl von Masseebenen und Bypass-Kondensatoren verfügen. Diese Vorgehensweise ist wichtig, da sie es Ihrer Leiterplatte ermöglicht, eine optimale Anfälligkeitsleistung und elektromagnetische Konformität zu erreichen. Hier ein Vorschlag: Verwenden Sie bei ICs Entkopplungskondensatoren.

Überprüfen Sie die Ersatztore
Verbinden Sie die Eingänge aller Ersatz-Gates mit einem Signal. Falls welche ausgelassen werden, schließen Sie diese ebenfalls an. Obwohl dies nicht sehr häufig vorkommt, sollten Sie sicherstellen, dass alle Tore verbunden sind, um Probleme wie die Funktionsunfähigkeit von Systemen zu vermeiden.

Voraussetzungen für den PCB-Montageprozess

Bevor mit dem PCB-Prozess begonnen wird, ist es wichtig, die PCB auf alle Unregelmäßigkeiten zu untersuchen, die zu einer Fehlfunktion oder einem Ausfall führen können. Es ist unter dem Namen Design for Manufacturing (DFM)-Verfahren bekannt.

Hier sind einige grundlegende Schritte zur Durchführung dieses Prozesses:

Überlegungen zum Komponentenlayout: Bauteile auf Polarität prüfen. Stellen Sie sicher, dass Elektrolytkondensatoren, Dioden und SMT-Tantalkondensatoren richtig platziert sind. Überprüfen Sie außerdem noch einmal die Kerbe oder Kopfrichtung der ICs.

Wenn eine Komponente außerdem einen Kühlkörper benötigt, stellen Sie sicher, dass um sie herum genügend Platz vorhanden ist, damit sie andere Komponenten nicht berührt.

Loch- und Vias-Abstand: Schauen Sie sich den Abstand zwischen den Löchern an. Führen Sie eine ähnliche Prüfung des Abstands zwischen der Leiterbahn und dem Loch durch. Sie sollten darauf achten, dass sich die Durchgangslöcher und die Lötpads nicht überlappen.

Berücksichtigen Sie Dicke, Kupferpads und Leiterbahnbreite: Sobald die DFM-Prüfung abgeschlossen ist, können Sie die Gesamtherstellungskosten minimieren. Mit diesem Ansatz können Sie DFM-Probleme verhindern.

Leiterplattenmontage

Lötpasten-Schablonen

Tragen Sie Lötpaste auf den Teil der Leiterplatte auf, auf dem Sie die elektronischen Teile platzieren möchten. Verwenden Sie hierfür eine Edelstahlschablone. Halten Sie die Platine und die Schablone mit einem Werkzeug fest und verteilen Sie dann die Lotpaste auf der Platine. Verteilen Sie es gleichmäßig mit etwas Lot.

Wenn Sie das Werkzeug wegnehmen, bleibt die Paste auf der Platine. Die graue Lotpaste besteht aus 96,5% Zinn, 0,5% Kupfer und 3% Silber. Außerdem ist es bleifrei.

Weitere Informationen darüber, was Lotpaste ist und wie sie bei der Leiterplattenbestückung angewendet wird, finden Sie in unserem ausführlichen Artikel über Lotpaste.

Aufsammeln und plazieren

Während der frühere Schritt manuell mit einer Pinzette durchgeführt wird, nutzt dieser Schritt eine erweiterte Automatisierung. In diesem Schritt werden die SMT-Bauteile aufgenommen und auf der Leiterplatte platziert.

Vor der Platzierung erstellt ein Experte den Entwurf, der dann in Form einer CAD-Datei in den Roboter eingegeben wird. Diese Datei zeigt anhand der voreingestellten X- und Y-Koordinaten, wo jedes Teil auf der Leiterplatte platziert ist.

Mithilfe der bereitgestellten Informationen platziert der Roboter die SMD-Bauteile auf der Platine. Die speziellen Pick-and-Place-Roboter sind so konzipiert, dass sie die Teile mit ihren Vakuumteilen aufnehmen und auf die Lotpaste fallen lassen.

Vor der Einführung der Roboter-Bestückungsmaschinen verwendeten Techniker Pinzetten, um Bauteile manuell aufzunehmen. Dies war nicht nur mühsam, sondern führte auch zu gesundheitlichen Problemen wie Sehschwäche bei den Technikern. Auch menschliches Versagen kam häufig vor.

Manchmal führte dies auch zu einer verringerten Geschwindigkeit bei der Leiterplattenbestückung. Aber nicht mehr mit Robotern. Diese können unterbrechungsfrei arbeiten und stellen außerdem sicher, dass keinerlei Fehler auftreten.

Reflow-Löten

Nachdem Sie die Lotpaste aufgetragen und das Bauteil platziert haben, müssen Sie außerdem darauf achten, dass es an der richtigen Stelle bleibt. Mit anderen Worten: Die Lotpaste soll die Befestigungskomponenten an ihrer vorbestimmten Stelle verfestigen. Dieses Verfahren, das Reflow-Löten, ist ein Schritt in diese Richtung.

Dabei werden die Bauteile auf das Förderband gelegt. Das Band transportiert die Komponenten dann in einen großen Ofen, der aus vielen Heizgeräten besteht. Diese Heizgeräte erhitzen die Platine auf eine Temperatur von 250 Grad Celsius. Dadurch schmilzt das Lot.

Das geschmolzene Lot fixiert die Bauteile auf der Platine und schafft so Verbindungen. Nun wird die Platine abgekühlt. Im selben Ofen durchläuft der im Aufbau befindliche Kreislauf eine Reihe von Kühlern. Dadurch verfestigt sich das Lot in einer kontrollierten Umgebung.

Die Komponenten bilden eine dauerhafte Verbindung auf der Platine. Allerdings müssen einige Boards etwas anders behandelt werden. Bei zweiseitigen Leiterplatten ist beispielsweise das Schablonieren und Aufschmelzen auf beiden Seiten erforderlich.

Zur Verdeutlichung: Bei zweiseitigen Leiterplatten wird zuerst die Seite mit den kleineren Bauteilen erstellt. Es wird schabloniert, platziert und neu gegossen. Nach dem Aushärten durchläuft die andere Seite die gleiche Behandlung.

Qualitätskontrolle und Inspektion

Sobald Sie die oben genannten drei Schritte abgeschlossen haben, müssen Sie unbedingt sicherstellen, dass die Schaltung ordnungsgemäß funktioniert. Warum Sie dies tun müssen, da es zu einer Fehlausrichtung kommen kann, die später zu einem Kurzschluss führen kann. Außerdem kann die Bewegung im Reflow-Prozess zu schlechten oder gar keinen Verbindungen führen.

Daher wird empfohlen, die Qualität der Leiterplatte mithilfe der Inspektionsmethode zu überprüfen. Die Leiterplatteninspektion ist eine der vielen Methoden zur Qualitätssicherung und kann manuell oder automatisch erfolgen.

Manuelle Inspektion: Obwohl automatische Methoden verfügbar sind, wird eine manuelle Überprüfung immer noch bevorzugt. Es eignet sich für kleinere Leiterplattenchargen. Eine Sichtprüfung der Platine reicht aus, um eventuelle Mängel festzustellen.

Das Betrachten solcher Platinen über eine Stunde oder länger führt jedoch zu optischer Ermüdung und damit zu Fehlern. Daher wird es nur für THT-Komponenten und solche mit geringerer Komponentendichte empfohlen.

Optische Inspektion: Diese Methode eignet sich für größere PCBA-Chargen. Zur Prüfung der Baugruppen kommt eine Spezialmaschine zum Einsatz. Es wird als AOI-Maschine bezeichnet und verfügt über eine Reihe von Kameras zur Überprüfung auf Mängel oder Fehler.

Diese Kameras verfügen über eine hohe Leistung und hohe Auflösung und sind strategisch in verschiedenen Winkeln platziert. Diese Winkel sorgen dafür, dass keine Fuge übersehen wird.

Wenn das Licht auf die Gelenke fällt, wird es in verschiedene Richtungen reflektiert. Dies hilft dem AOI, eine Verbindung von geringerer Qualität zu lokalisieren. Das Beste daran ist, dass die Maschine mit hoher Geschwindigkeit arbeitet, sodass eine große Charge schnell geprüft werden kann.

Röntgeninspektion: Eine weitere Untersuchungsmethode ist das Röntgen. Diese Methode wird unter normalen Umständen nicht angewendet. Es ist für komplizierte und anspruchsvolle Leiterplatten geeignet. Dies hilft, einen Blick auf die unteren Schichten zu werfen und herauszufinden, ob dort Mängel vorliegen.

Sie müssen jedoch mit Vorsicht verwendet werden, denn bei falscher Anwendung kann es sein, dass Sie die Leiterplatte nachbearbeiten oder im Müll entsorgen müssen. Diese Art der Bewertung sollte häufig durchgeführt werden, um Verzögerungen oder Materialkosten zu vermeiden.

Sobald die Inspektion abgeschlossen ist, fahren Sie mit dem nächsten Schritt fort. Unabhängig davon, ob Sie einen Fehler gefunden haben oder nicht, ist es wichtig zu prüfen, ob die PCB-Komponente für ihren Zweck funktioniert oder nicht.

Testen Sie also die Verbindungen auf ihre Qualität. Wenn die Platinen mehr Programmierung oder Kalibrierung erfordern, dauert dieser Vorgang etwas länger als vorgesehen. Dies liegt daran, dass zur Bestätigung der Funktionalität weitere Schritte erforderlich sind.

Notiz: Die Inspektionsschritte sollten häufiger durchgeführt werden, um die Probleme zu diagnostizieren und zu beheben, sobald sie auftreten. Dies spart nicht nur Zeit, sondern trägt auch dazu bei, dass viele Leiterplatten schwerwiegende Probleme verursachen und nicht im Abfall landen.

Entdecken Sie in unserer ausführlichen Untersuchung die Bedeutung und Methodik der automatisierten optischen Inspektion (AOI).

Einfügen von Komponenten durch Durchgangslöcher

Es ist zu beachten, dass jede Leiterplattenbaugruppe (PCBA) einen anderen Komponentensatz aufweist, wenn die Platine unterschiedlich ist. Dies kann eine Reihe von Komponenten umfassen, die über die typischen oberflächenmontierten Geräte (SMDs) hinausgehen. Zum Beispiel Durchgangslochkomponenten oder PTH-Komponenten.

Diese durchkontaktierten Löcher oder Bauteile befinden sich auf der Leiterplatte. Sie verfügen über Drähte, die durch die Löcher in der Leiterplatte verlaufen und dann mit anderen Löchern aus Kupfer verbunden werden.

Wenn ein Hersteller diese Teile mit Drähten in den Löchern befestigt und verlötet, werden sie mit anderen Löchern auf derselben Platine verbunden. Dies sollte genau so erfolgen, wie es im Design dargestellt ist. Lötpaste spielt bei dieser Platine keine Rolle, da sie nicht am Loch haftet.

Daher benötigen Durchgangslochkomponenten eine spezielle Methode, beispielsweise die Lötmethode.

Manuelles Löten: Die Verwendung der manuellen Lötmethode ist die gebräuchlichste Methode. Allerdings dauert der Vorgang etwas länger als der automatisierte Vorgang. Dennoch erfahren Sie hier, wie es durchgeführt wird.

Ein Techniker darf ein Bauteil einsetzen. Dann wandert die Platine zum nächsten Techniker und so weiter am Fließband. Wie lange es dauert, eine Platine mit THT zu erstellen, hängt von der Anzahl der Komponenten ab, die in einem Zyklus eingefügt werden müssen.

Obwohl dies das Verfahren langwierig und mühsam macht, bevorzugen Designer es und setzen es als gängige Praxis ein. Viele Unternehmen verzichten jedoch bei ihren Entwürfen darauf, da es viel Zeit kostet.

Wellenlöten: Es handelt sich um einen automatischen Prozess, bei dem die Komponenten auf der Leiterplatte platziert und dann auf einer Förderplatte positioniert werden.

Die Förderplatte befördert die Bauteile in einen Ofen und bespritzt sie mit Lot. Dies geschieht auf der untersten Schicht, wo die Drähte vorhanden sind. Das geschmolzene Lot verbindet die Stifte mit der Platine.

Der Nachteil dieser Methode besteht darin, dass sie nur für einseitige Leiterplatten geeignet ist und nicht für doppelseitige Leiterplatten geeignet ist. Warum so? Denn Wellenlöten auf der anderen Seite kann die empfindlichen Bauteile ihrer Funktionsfähigkeit berauben.

Sobald der Lötvorgang abgeschlossen ist, kann mit der letzten und letzten Phase fortgefahren werden. Wenn die Leiterplatte jedoch das Hinzufügen weiterer Teile oder den Zusammenbau des anderen Teils erfordert, kehren Sie zum ersten Schritt zurück.

Inspektion und Prüfung

Nachdem alle Schritte durchgeführt wurden, ist die Leiterplatte nun bereit, auf Wirksamkeit und Funktionalität überprüft zu werden. Daher wird er auch als Funktionstest bezeichnet. Versorgen Sie die Platine an bestimmten Stellen mit Strom, um zu sehen, ob bestimmte Stellen oder Anschlüsse ordnungsgemäß funktionieren.

Zur Durchführung des Tests wurden Laborgeräte wie ein Oszilloskop, ein Funktionsgenerator und ein DMM verwendet. Neben der Überprüfung von Funktionalität und elektrischen Merkmalen hilft dieser Test auch bei der Ermittlung von Strom, analogen und digitalen Signalen sowie Spannung, wie es bei den Anforderungen des PCB-Designs der Fall ist.

Wenn die PCBA bei der Inspektion nicht den festgelegten Standards entspricht, wird sie nach Möglichkeit entsorgt oder recycelt. Letzteres hängt jedoch von den Standards des Unternehmens ab. Dieser Schritt ist äußerst wichtig, da er dazu beiträgt, die Erfolgsquote von PCBA zu ermitteln.

Endreinigung und Endbearbeitung

Die Leiterplattenbestückung ist ein chaotischer Vorgang. Neben Ölen und Schmutz, die möglicherweise von Menschenhand übertragen wurden, bleiben von der Lötpaste Flussmittel zurück. Auch wenn Tests ein wichtiges Verfahren sind, sehen die Folgen für das Auge möglicherweise nicht so angenehm aus.

Das Flussmittel verbleibt lange Zeit auf der Leiterplatte, bis es entfernt wird, und kann unangenehm riechen. Man wird es vielleicht nie erfahren, denn es könnte sauer werden und somit schädlich für die Gelenke sein. Darüber hinaus kann die Sendung zurückgegeben werden, wenn die neuen Leiterplattenteile gebraucht und schmutzig aussehen und stinkende Rückstände und Fingerabdrücke aufweisen.

Daher ist es wichtig, diese PCBs zu waschen, bevor sie auf den Markt gebracht werden. Um die Rückstände zu entfernen, kann man entionisiertes Wasser in einem Hochdruckwaschgerät aus Edelstahl verwenden. Dieser Vorgang ist sicher und schadet der Platine nicht. Der Grund dafür ist, dass entionisiertes Wasser frei von Ionen ist, die schädlich sein können, dieses Wasser jedoch keine. Es besteht also kein Grund zur Sorge.

Trocknen Sie die PCBA nach dem Spülen mit Druckluft. Dadurch wird die Platine für den Versand vorbereitet.

Best Practices für eine erfolgreiche Leiterplattenbestückung

Um die Ergebnisse bei der Leiterplattenbestückung zu verbessern, finden Sie hier einige Vorschläge:

Bauteilgröße: Wählen Sie beim PCB-Design immer die richtige Größe der Komponenten aus. Wenn Sie eine kleinere Größe wählen, kann es bei der Montage zu Problemen und damit zu einer längeren Prozedur kommen. 

Daher werden größere Komponenten empfohlen. Selbst wenn Sie sie zerlegen oder löten müssen, ist das Entfernen größerer Teile viel einfacher und schneller als das Entfernen kleinerer Teile. 

Komponenten-Footprint: Überlegen Sie vor Beginn des Montageprozesses, wie die einzelnen Komponenten auf die Leiterplatte passen. Sobald Sie den Entwurf im Kopf und auf Papier haben (lesen Sie das Datenblatt), entwerfen Sie jede Komponente wie auf dem Blatt dargestellt. 

Denken Sie daran: Wenn der Footprint nicht korrekt reproduziert wird, können einige Probleme auftreten, wie z. B. eine ungleichmäßige Erwärmung, die dazu führen kann, dass eine Seite der Leiterplatte an der Stelle von zweien festklebt. Auch passive elektronische Komponenten wie Widerstände und Kondensatoren können betroffen sein. 

Abstand zwischen Komponenten: Wenn Sie keine Lücke dazwischen lassen Die Komponenten, Sie laden Ärger ein. Beachten Sie, dass dies zum Scheitern führen kann. Wenn Sie zwei Komponenten näher beieinander platzieren, kann dies zu einer Vielzahl von Problemen führen, die Sie möglicherweise sogar dazu veranlassen, die Schaltung neu zu entwerfen oder neu zu konstruieren. 

Stellen Sie daher sicher, dass die Komponenten gut platziert sind, wenn Sie eine automatisierte Montagemethode verwenden. Halten Sie einen Abstand zum Rand, zum mechanischen Teil und zu anderen Komponenten. 

Es gibt noch ein weiteres Abstandsproblem. Unzureichender Abstand zwischen den Bauteilen oder eine falsche Drehung der Bauteile können ebenfalls zu Problemen im Wellenlötprozess führen. Platzieren Sie Ihre Komponenten daher genau.   

Aktualisierte Stückliste: Aktualisieren Sie immer die Stückliste (BOM). Wenn darin ein Fehler vorliegt, müssen die Hersteller diesen identifizieren und beheben, bevor sie mit der Leiterplattenbestückung fortfahren. Um die Dinge rational zu halten, aktualisieren Sie die Stückliste jedes Mal, wenn Sie das Design ändern.

Verwendung von Referenzmarken: Sie sind Indikatoren für Leiterplattenmaschinen und haben eine runde Form. Sie helfen der automatisierten Ausrüstung herauszufinden, wie die Platine positioniert ist und wie die Komponenten platziert werden würden. 

Es gibt zwei Arten: globale Referenzmarken und lokale Referenzmarken. 

  • Globale Referenzmarken werden am Rand von Leiterplatten positioniert. Da die Pick-and-Place-Maschinen darauf ausgelegt sind, die Ausrichtung zu erkennen, ist die richtige Platzierung von großem Nutzen.
  • Lokale Referenzmarken werden in der Nähe der Ecken quadratischer SMD-Bauteile platziert. Eine solche Platzierung erleichtert den Maschinen das Auffinden des Bauteils erheblich. Dies trägt wiederum dazu bei, Fehler bei der Positionierung während der Leiterplattenmontage zu reduzieren.

Abschluss

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Leiterplattenbestückung durchzuführen. Wählen Sie diejenige aus, die Ihren Komponenten und Anforderungen entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass das so hergestellte Produkt den festgelegten Standards entspricht und genau wie vorgesehen funktioniert. 

Wenn Sie also Interesse haben, nehmen Sie Kontakt mit uns auf ein zuverlässiger Leiterplattenhersteller, insbesondere wenn er über Erfahrung und Fachwissen sowohl im Bereich der Leiterplattenbestückung in großen als auch in kleinen Stückzahlen verfügt.

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