Der Begriff Leiterplattenbestückung bezieht sich auf den Prozess des Lötens und Montierens elektronischer Bauteile auf vorgefertigte Leiterplatten (PCBs). Der Prozess der Leiterplattenbestückung, der in der Regel mit spezialisierten Produktionsmaschinen in Serienfertigung durchgeführt wird, wird gemeinhin als PCBA bezeichnet.
Der Prozess der PCB-Montage
1. Lötpaste Anwendung
Zunächst wird Lötpaste (eine Mischung aus feinen Zinnpartikeln und Flussmittel) auf die Leiterplatte aufgetragen. Für diese Anwendung verwenden die meisten Leiterplattenhersteller Schablonen (die es in verschiedenen Größen, Formen und Spezifikationen passend zum Design gibt). Mit diesen Schablonen wird die richtige Menge an Lotpaste präzise auf bestimmte Bereiche der Leiterplatte aufgetragen.
2. Bauteilplatzierung
Anders als in der Vergangenheit ist diese Phase der Leiterplattenbestückung heute vollständig automatisiert. Die Bestückungsvorgänge - wie z. B. die Platzierung von oberflächenmontierten Bauteilen - wurden früher manuell durchgeführt, werden jetzt aber von Bestückungsrobotern übernommen. Diese Maschinen positionieren die Bauteile präzise auf den vorher geplanten Bereichen der Leiterplatte.
3. Reflow
Wenn die Lötpaste und alle oberflächenmontierten Komponenten an ihrem Platz sind, ist das Aushärten der Paste nach den richtigen Spezifikationen entscheidend für die ordnungsgemäße Verbindung der Leiterplattenkomponenten. Dies ist der relevante Teil des PCB-Bestückungsprozesses - das Reflow-Löten. Zu diesem Zweck wird die Leiterplatte mit der Lötpaste und den Bauteilen über ein Förderband geführt, das einen Reflow-Ofen für industrielle Zwecke durchläuft. In diesem Ofen schmelzen die Heizelemente das Lot in der Paste. Sobald das Lot geschmolzen ist, werden die Bauteile erneut auf dem Förderband transportiert und einer Reihe von Kühlerheizungen ausgesetzt. Diese Kühler dienen dazu, das geschmolzene Lot abzukühlen und es zu verfestigen.
4. Inspektion
Nach dem Reflow-Prozess sollte die Leiterplatte einer Inspektion unterzogen werden, um ihre Funktionalität zu überprüfen. In dieser Phase können minderwertige Verbindungen, falsch platzierte Komponenten und Kurzschlüsse, die durch die ständige Bewegung der Leiterplatte während des Reflow-Prozesses verursacht werden, erkannt werden. Die Leiterplattenhersteller setzen mehrere Prüfschritte ein, wie z. B. die manuelle Prüfung, die automatische optische Prüfung und die Röntgenprüfung, um die Funktionalität der Leiterplatte zu überprüfen, minderwertige Lötstellen zu identifizieren und potenzielle Fehler aufzudecken. Nach der Inspektion trifft das Montageteam wichtige Entscheidungen. Leiterplatten mit mehreren Funktionsfehlern werden in der Regel verschrottet, während solche mit geringfügigen Mängeln zur Nacharbeit zurückgeschickt werden.
5. Einsetzen von Bauteilen durch die Bohrung
Bestimmte Leiterplattentypen erfordern neben Standard-SMD-Bauteilen auch durchkontaktierte Komponenten. Dieser Schritt ist dem Einsetzen solcher Komponenten gewidmet. Durchkontaktierte Löcher werden mit Hilfe von PCB-Komponenten erstellt, die Signale von einer Seite der Leiterplatte zur anderen übertragen. Bei der Bestückung von Leiterplatten mit Durchgangslöchern werden in der Regel manuelle Bestückung oder Wellenlöten eingesetzt, um Ergebnisse zu erzielen.
6. Endkontrolle
Dies ist die zweite Prüfphase. Hier werden die bestückten Leiterplatten einem Funktionstest oder einer umfassenden Prüfung der Leiterplatte unterzogen, um die elektrischen Eigenschaften, einschließlich Spannung, Strom oder Signalausgang, zu überwachen. Moderne Hersteller setzen verschiedene fortschrittliche Prüfgeräte ein, um den Erfolg oder Misserfolg der fertigen Leiterplatten festzustellen.
7. Reinigung
Da der Lötprozess erhebliche Flussmittelrückstände auf der Leiterplatte hinterlässt, ist eine gründliche Reinigung der Bauteile vor der Auslieferung der fertigen Leiterplatte an den Kunden von entscheidender Bedeutung. Dies wird durch Spülen der Leiterplatte in entionisiertem Wasser erreicht. Nach dem Reinigungsprozess wird die Leiterplatte mit Druckluft vollständig getrocknet. Die Leiterplattenbaugruppe ist nun bereit für die Prüfung durch den Kunden.
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