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Begriffe der Elektronikfertigung

Weil viele unserer Kunden neu mit der Fertigung von Elektronik starten, hat Sandra Paggen-Breu auf LinkedIn eine Beitragsserie zum Thema Begriffe der Elektronikfertigung gestartet, in der sie die wichtigsten Begrifflichkeiten unserer Branche kurz erklärt.

Hier folgen die bisher veröffentlichten Posts:

Bestückung:

Bei der Bestückung werden einzelne Bauelemente auf eine Leiterplatte platziert. Während dies bei der manuellen Bestückung per Hand oder mit mechanischen Hilfsmitteln ausgeführt wird, erfolgt die automatische Bestückung durch Bestückungsautomaten mit geringerem Personalaufwand.

Feeder

Als Feeder werden Bauteilzuführungen für Bestückgunsautomaten bezeichnet. Aus dem Feeder werden die Bauteile vom Bestückkopf abgeholt um dann auf der Baugruppe platziert zu werden.Je nach Bestückgerät kommen andere Technologien zum Einsatz. Außerdem gibt es verschiedene Varianten, zum Beispiel:- Einzelfeeder und Feederkassetten (für Rollen)- Feeder für Schüttgut- Restbandfeeder (für Gurtabschnitte)- Vibrafeeder (für Stangen)Bei der Konfiguration des Bestückungsautomaten ist es wichtig ein Gespür dafür zu haben, wie viele verschiedene Bauteile in welcher Verpackungsart verarbeitet werden, um eine Auswahl an Zuführungen zu treffen.

Reflow Löten

Reflow Löten bedeutet Wiederaufschmelzlöten und ist ein in der Elektronik gängiges Verfahren zum Löten von bestückten Baugruppen. Auf einer Platine wird erst Paste aufgetragen (Schablonendruck oder Dispenser), dann werden die Bauteile bestückt danach folgt der Lötprozess.Die Baugruppe dafür muss stark genug erhitzt werden, dass das in der Lotpaste enthaltene Lot schmelzen kann; die erhöhte Temperatur aktiviert das Flussmittel in der Paste. Die häufigsten Reflowlötverfahren sind das Vollkonvektions-Reflow-Löten und das Dampfphasenlöten.

SMT und THT

Diese beiden Begriffe bezeichnen unterschiedliche Technologien elektronischer Bauteile.
𝗦𝗠𝗧 = 𝗦𝘂𝗿𝗳𝗮𝗰𝗲 𝗠𝗼𝘂𝗻𝘁𝗲𝗱 𝗧𝗲𝗰𝗵𝗻𝗼𝗹𝗼𝗴𝘆
Oberflächenmontage von SMT- Bauteilen
𝗧𝗛𝗧 = 𝗧𝗵𝗿𝗼𝘂𝗴𝗵 𝗛𝗼𝗹𝗲 𝗧𝗲𝗰𝗵𝗻𝗼𝗹𝗼𝗴𝘆
Durchsteckmontage bedrahteter Bauteile
Bis vor ein paar Jahren hieß es noch, dass THT vom Aussterben bedroht sei – da durch den Einsatz von SMT auf Kontaktlöcher verzichtet werden kann und damit eine deutlich höhere Bauteildichte erreicht wird.
Durch den verstärkte Einsatz von Leistungselektronik  , für die Bauteile wegen der hohen Ströme meist nur bedrahtet zur Verfügung stehen, wird wieder verstärkt THT bestückt.
Dadurch befinden sich heute oft sowohl SMT als auch THT Bauteile auf einer Baugruppe (Mischbestückung)
Zuerst wird SMT bestückt und im Reflow Ofen gelötet, anschließend wird THT (oft manuell) bestückt und Selektiv oder manuell gelötet.
Für große Serien empfiehlt sich natürlich ein Bestückungsautomat wie zum Beispiel der NPM-VF von Panasonic der SMT, THT und Odd Shape bestücken kann.

𝗚𝗿𝗮𝗯𝘀𝘁𝗲𝗶𝗻𝗲𝗳𝗳𝗲𝗸𝘁

Der Grabsteineffekt (Tombstone Effect) ist ein Fehler, der beim Reflow- oder Dampfphasenlöten von SMD-Bauteilen auftreten kann.
Bei diesem Fehlerbild stellen sich vor allem kleine (meist zweipolige) Bauelemente während des Lötprozesses einseitig auf, dadurch ist der zweite Anschluss des Bauelements dann nicht kontaktiert.
Dieser Effekt lässt sich bereits beim Leiterplattendesign minimieren; außerdem wichtig zur Vermeidung sind die Schablone, ein gleichmäßiger Pastenauftrag, eine genaue Bestückung der Bauteile und ein gut eingestelltes Lötprofil.

𝗦𝗣𝗜, 𝗔𝗢𝗜, 𝗔𝗫𝗜

Verständlich, wenn ihr jetzt erstmal an MFG von den Fantas denken müsst.
Die Abkürzungen sind aber an sich schnell erklärt:
Alle 3 Begriffe sind aber Arten der Inspektion, die an allen relevanten Fertigungsschritten stattfinden sollte, um Fehlerursachen zu analysieren, zu beheben und in der Zukunft zu vermeiden.
𝗦𝗣𝗜: Solder Paste Inspection – also Inspektion der gedruckten PasteStimmt der Pastendruck nicht, kann sich der Fehler bei der nachfolgenden Bestückung und im Lötprozess fortsetzen und zu einem verkippten Bauteil oder zu einer schlechten bis fehlenden Lötstelle führen.
𝗔𝗢𝗜: Automatic Optical Inspection – also automatische, optische Inspektion3D AOI Systeme werden nach dem Bestücken und nach dem Lötprozess eingesetzt. Sie sorgen dafür, dass keine fehlerhaften Baugruppen weiter verarbeitet werden.
𝗔𝗫𝗜: Automatic X-Ray Inspection – also RöntgeninspektionWo AOI Systeme nichts sehen können, finden sie natürlich auch keinen Fehler. Hier kommen AXI Systeme zum Einsatz – diese durchleuchten die Baugruppe und finden auch verdeckte Lötstellen (BGA) oder Voids.

𝗱𝗶𝘀𝗽𝗲𝗻𝘀𝗲𝗻 𝘂𝗻𝗱 𝗷𝗲𝘁𝘁𝗲𝗻

Beide Begriffe beschreiben einen Prozess bei dem ein Medium (z.B. Lötpaste oder Kleber) dosiert wird.
Dispenser drücken das Medium aus einer Kartusche durch eine Nadel auf das Substrat.
Die Nadel wird anschließend angehoben, so dass das Medium abreißt und eine bestimmte Menge auf dem Substrat bleibt.
Jetter arbeiten berührungslos, fliegen mit Abstand über die Oberfläche und schießen eine definierte Menge Medium auf das Substrat.
Auch hier kommt das Medium aus einer Kartusche ins Ventil, die Nadel entfällt allerdings.
Mit einem Jetter können viel höhere Geschwindigkeiten erreicht werden.

𝗥𝗲𝗶𝗻𝗶𝗴𝗲𝗻

Verschmutze PCBs sind anfällig für Probleme wie elektrochemische Migration, Kurzschlüsse und Dendritenwachstum.
Durch die Verwendung von No-Clean-Pasten war die Reinigung von Leiterplatten bisher eher ein Nischenthema für besonders sensible Bereiche wie zum Beispiel Militär, Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik.
Durch immer komplexer und dichter gepackte Designs stellen aber viele unserer Kunden fest, dass Reinigen nicht mehr optional sondern notwendig ist (trotz No-Clean).
Außerdem ist die Reinigung von Baugruppen für Folgeprozesse wie z.B. Conformal Coating oft vorgeschrieben und gereinigte Leiterplatten sehen einfach besser aus. Welche Art der Reinigung die Richtige ist, finden wir in einem Gespräch schnell heraus.

𝗦𝗰𝗵𝗮𝗯𝗹𝗼𝗻𝗲𝗻𝗱𝗿𝘂𝗰𝗸

Der Druckprozess ist der erste Schritt in der Prozesskette und verdient somit besondere Beachtung –
wird die Paste nicht sauber und gleichmäßig aufgetragen, können die späteren Prozesse noch so gut sein, das Ergebnis bleibt bescheiden.
Beim Schablonendruck wird Lötpaste mit Hilfe eines Rakels durch eine Schablone auf die Leiterplatte aufgetragen.
𝗗𝗶𝗲 𝘄𝗲𝘀𝗲𝗻𝘁𝗹𝗶𝗰𝗵𝗲𝗻 𝗘𝗶𝗻𝗳𝗹𝘂𝘀𝘀𝗴𝗿𝗼̈ß𝗲𝗻 𝗮𝘂𝗳 𝗱𝗲𝗻 𝗣𝗿𝗼𝘇𝗲𝘀𝘀 𝘀𝗶𝗻𝗱:
• Paste
• Design und Qualität der Schablone
• Winkel, Druck und Geschwindigkeit, mit der das Rakel bewegt wird
• Trennung von Schablone und Leiterplatte (Winkel, Speed)
Schablonendrucker gibt es in unterschiedlichen Ausführungen.
Von manuell:
• die Schablone wird eingespannt und ausgerichtet, Winkel, Druck und Geschwindigkeit sind Bedienersache
Bis voll automatisch:
• alle Einflussgrößen sind automatisiert

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