Tatsächliche bestückte Leiterplatte platine d platine platine platine prozessschritte.

Elektronik ist aus unserem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Alles, von unseren Smartphones bis zu unseren Autos, enthält elektronische Komponenten. Das Herzstück dieser Elektronik ist die Leiterplatte, auch bestückte Leiterplatte oder bestückte Leiterplatte genannt.

Die meisten Menschen erkennen bestückte Leiterplatte, wenn sie sie sehen. Dies sind die kleinen grünen Chips, die mit Leitungen und Kupferteilen bedeckt sind, die Sie im Herzen von entkernten elektronischen Geräten finden. Diese Platinen bestehen aus Glasfaser, Kupferleitungen und anderen Metallteilen, werden mit Epoxidharz zusammengehalten und mit einer Lötmaske isoliert. Von diesem Lötstopplack kommt die charakteristische grüne Farbe.

 Schritt 1: Schablonieren mit Lotpaste

Der erste Schritt der bestückte Leiterplatte ist das Auftragen einer Lötpaste auf die Platine. Dieser Prozess ist wie das Siebdrucken eines Hemdes, außer dass anstelle einer Maske eine dünne Edelstahlschablone über die Leiterplatte gelegt wird. Dies ermöglicht es der bestückte Leiterplatte , Lötpaste nur auf bestimmte Teile der potenziellen Leiterplatte aufzutragen. In diesen Teilen sitzen die Komponenten in der fertigen Leiterplatte.

Die Lötpaste selbst ist eine gräuliche Substanz, die aus winzigen Metallkügelchen besteht, die auch als Lot bekannt sind. Die Zusammensetzung dieser winzigen Metallkügelchen ist 96,5 % Zinn, 3 % Silber und 0,5 % Kupfer. Die Lötpaste mischt Lot mit einem Flussmittel, das eine Chemikalie ist, die dazu dient, das Lot beim Schmelzen und Verbinden mit einer Oberfläche zu unterstützen. Lötpaste erscheint als bestückte Leiterplatte -Graupaste und muss genau an den richtigen Stellen und in genau der richtigen Menge auf die Platine aufgetragen werden.

Schritt 2: Aufnehmen und platzieren

Nach dem Auftragen der bestückte Leiterplatte geht der PCBA-Prozess weiter zur Bestückungsmaschine, ein Robotergerät platziert oberflächenmontierte Komponenten oder SMDs auf einer vorbereiteten Leiterplatte. SMDs machen heute die meisten Nicht-Steckverbinder-Komponenten auf Leiterplatten aus. Diese SMDs werden dann im nächsten Schritt des PCBA-Prozesses auf die Oberfläche der Platine gelötet.

Traditionell war dies ein manueller Prozess, der mit einer Pinzette durchgeführt wurde, bei der bestückte Leiterplatte die Komponenten von Hand auswählen und platzieren mussten. Diese Verschiebung erfolgte hauptsächlich, weil Maschinen dazu neigen, genauer und konsistenter zu sein als Menschen. Während Menschen schnell arbeiten können, treten nach einigen Stunden der Arbeit mit solch kleinen Komponenten in der Regel Ermüdung und Überanstrengung der Augen ein. Maschinen arbeiten ohne solche Ermüdung rund um die Uhr.

Schritt 3: Reflow-Löten

Sobald die Lötpaste und die oberflächenmontierten Komponenten alle an Ort und Stelle sind, müssen sie dort bleiben. Dies bedeutet, dass die Lötpaste erstarren muss und die Komponenten auf der Platine haften. Die Leiterplattenmontage erreicht dies durch einen Prozess namens “Reflow”.

Nach Abschluss des Pick-and-Place-Prozesses wird die bestückte Leiterplatten auf ein Förderband übergeben. Dieses Förderband bewegt sich durch einen großen Reflow-Ofen, der einem handelsüblichen Pizzaofen ähnelt. Dieser Ofen besteht aus einer Reihe von Heizgeräten, die das Brett allmählich auf Temperaturen um 250 Grad Celsius oder 480 Grad Fahrenheit erhitzen. bestückte Leiterplatten ist heiß genug, um das Lot in der Lotpaste zu schmelzen.

Schritt 4: Inspektion und Qualitätskontrolle

Sobald die oberflächenmontierten Komponenten nach dem Reflow-Prozess eingelötet sind, was nicht für die Fertigstellung von PCBA steht, muss die bestückte Leiterplatten d-Leiterplatte auf Funktionalität getestet werden.

Das Prüfen auf diese Fehler und Fehlausrichtungen kann eines von mehreren unterschiedlichen Prüfverfahren beinhalten. Zu den gängigsten Inspektionsmethoden gehören:

• Manuelle Prüfungen: Trotz des aufkommenden Entwicklungstrends der automatisierten und intelligenten Fertigung wird im bestückte Leiterplatten prozess immer noch auf manuelle Prüfungen zurückgegriffen. Bei kleineren Chargen ist eine persönliche Sichtprüfung durch einen Designer eine effektive Methode, um die Qualität einer Leiterplatte nach dem Reflow-Prozess sicherzustellen. Dieses Verfahren wird jedoch zunehmend unpraktisch und ungenau, wenn die Anzahl der geprüften Platinen zunimmt. Wenn man solche kleinen Komponenten länger als eine Stunde betrachtet, kann dies zu optischer Ermüdung führen, was zu weniger genauen Inspektionen führt.

• Automatische optische Inspektion: Die automatische optische Inspektion ist eine geeignetere Inspektionsmethode für größere Chargen bestückte Leiterplatten . Eine automatische optische Inspektionsmaschine, auch als AOI-Maschine bekannt, verwendet eine Reihe von Hochleistungskameras, um Leiterplatten zu „sehen“. Diese Kameras sind in verschiedenen Winkeln angeordnet, um Lötverbindungen zu betrachten. Lötverbindungen unterschiedlicher Qualität reflektieren Licht auf unterschiedliche Weise, sodass das AOI ein Lötmittel geringerer Qualität erkennen kann. Die bestückte Leiterplatten tut dies mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, wodurch sie eine große Anzahl von Leiterplatten in relativ kurzer Zeit verarbeiten kann.

• Röntgeninspektion: Eine weitere Inspektionsmethode beinhaltet Röntgenstrahlen. Dies ist eine weniger gebräuchliche Inspektionsmethode – sie wird am häufigsten für komplexere oder geschichtete bestückte Leiterplatten verwendet. Die Röntgenaufnahme ermöglicht es einem Betrachter, durch Schichten zu sehen und tiefere Schichten zu visualisieren, um potenziell verborgene Probleme zu identifizieren.

Das Schicksal einer fehlerhaften Platine hängt von den Standards der bestückte Leiterplatten ab, sie werden zur Reinigung und Überarbeitung zurückgeschickt oder verschrottet.

Schritt 5: Einsetzen der Durchgangslochkomponenten

Abhängig von der Art der Platine unter bestückte Leiterplatten kann die Platine eine Vielzahl von Komponenten enthalten, die über die üblichen SMDs hinausgehen. Dazu gehören plattierte Durchgangslochkomponenten oder PTH-Komponenten.

Anstelle von Lötpaste erfordern PTH-Bauteile eine speziellere Art von Lötverfahren im späteren Prozess der bestückten Leiterplatte:

• Manuelles Löten: Das manuelle Einsetzen von Durchgangslöchern ist ein unkomplizierter Prozess. Typischerweise wird eine Person an einer einzelnen Station mit dem Einsetzen einer Komponente in einen bestimmten PTH beauftragt. Sind sie fertig, wird die Platine an die nächste Station übergeben, wo eine andere Person daran arbeitet, ein anderes Bauteil zu bestückte Leiterplatten. Der Zyklus wird für jedes auszustattende PTH fortgesetzt. Dies kann ein langwieriger Prozess sein, je nachdem, wie viele PTH-Komponenten während eines Zyklus einer bestückte Leiterplatten eingesetzt werden müssen. Die meisten Unternehmen versuchen speziell, das Entwerfen mit PTH-Komponenten für genau diesen Zweck zu vermeiden, aber PTH-Komponenten sind bei PCB-Designs immer noch üblich.

• Wellenlöten: Wellenlöten ist die automatisierte Version des manuellen Lötens, beinhaltet jedoch einen ganz anderen Prozess. Sobald die PTH-Komponente platziert ist, wird die Platine auf ein weiteres Förderband gelegt. Diesmal läuft das Förderband durch einen speziellen Ofen, wo eine Welle aus geschmolzenem Lot über die Unterseite der Platine spült. Dadurch werden alle Pins auf der Unterseite der Platine auf einmal gelötet. bestückte Leiterplatten Art des Lötens ist für doppelseitige Leiterplatten nahezu unmöglich, da das Löten der gesamten Leiterplattenseite alle empfindlichen elektronischen Komponenten unbrauchbar machen würde.

Schritt 6: Endkontrolle und Funktionstest

Nachdem der Lötschritt des bestückte Leiterplatten prozesses abgeschlossen ist, wird eine Endkontrolle die Leiterplatte auf ihre Funktionalität testen. Diese Prüfung wird als „Funktionstest“ bezeichnet. Der Test prüft die Leiterplatte auf Herz und Nieren und simuliert die normalen Umstände, unter denen die Leiterplatte arbeitet.

Wenn eine dieser Eigenschaften, einschließlich Spannung, Strom oder Signalausgang, inakzeptable Schwankungen aufweist oder Spitzenwerte außerhalb eines vorgegebenen Bereichs erreicht, besteht die Leiterplatte den Test nicht. Die defekte Leiterplatte kann dann je nach Unternehmensstandard recycelt oder verschrottet werden.