Die Leiterplattenbestückung (PCB-Bestückung) bezeichnet das Löten und Montieren elektronischer Bauteile auf vorgefertigte Leiterplatten. Dieser Prozess wird üblicherweise mit spezialisierten Produktionsmaschinen in Serienfertigung durchgeführt und daher als PCBA (Leiterplattenbestückung mit Montage) bezeichnet.
Der Prozess Leiterplattenbestückung
1. Auftragen der Lötpaste
Zuerst wird Lötpaste (eine Mischung aus feinen Zinnpartikeln und Flussmittel) auf die Leiterplatte aufgetragen. Die meisten Leiterplattenhersteller verwenden hierfür Schablonen (erhältlich in verschiedenen Größen, Formen und Ausführungen, passend zum Design). Mithilfe dieser Schablonen wird die korrekte Menge Lötpaste präzise auf die jeweiligen Bereiche der Leiterplatte aufgetragen.
2. Bauteilplatzierung
Im Gegensatz zu früher ist dieser Schritt der Leiterplattenbestückung heute vollständig automatisiert. Das Bestücken von Bauteilen – wie beispielsweise das Platzieren von SMD-Bauteilen – erfolgte früher manuell, wird aber heute von Bestückungsrobotern ausgeführt. Diese Maschinen positionieren die Bauteile präzise auf den vordefinierten Bereichen der Leiterplatte.
3. Reflow
Nachdem Lötpaste und alle SMD-Bauteile platziert wurden, ist das Aushärten der Paste gemäß den korrekten Spezifikationen entscheidend für die einwandfreie Verbindung der Leiterplattenkomponenten. Dies ist der relevante Schritt im Leiterplattenbestückungsprozess – das Reflow-Löten. Dazu wird die Leiterplatte mit Lötpaste und Bauteilen über ein Förderband transportiert, das durch einen industriellen Reflow-Ofen führt. Heizelemente im Ofen schmelzen das Lot in der Paste. Sobald das Lot geschmolzen ist, werden die Bauteile auf dem Förderband weiterbewegt und durchlaufen eine Reihe von kühleren Heizelementen. Diese Kühler dienen dazu, das flüssige Lot abzukühlen und zu verfestigen.
4. Inspektion
Nach dem Reflow-Prozess wird die Leiterplatte auf ihre Funktionsfähigkeit geprüft. In diesem Schritt werden minderwertige Verbindungen, falsch platzierte Bauteile und Kurzschlüsse, die durch die kontinuierliche Bewegung der Platine während des Reflow-Prozesses entstehen können, identifiziert. Leiterplattenhersteller setzen mehrere Prüfverfahren ein – wie manuelle, automatische optische und Röntgenprüfung –, um die Funktionalität der Platine zu überprüfen, fehlerhafte Lötstellen zu erkennen und potenzielle Defekte aufzudecken. Im Anschluss an die Prüfung trifft das Montageteam wichtige Entscheidungen. Platinen mit mehreren Funktionsfehlern werden in der Regel aussortiert, während solche mit kleineren Fehlern zur Nachbearbeitung zurückgeschickt werden.
5. Durchsteckmontage von Bauteilen
Bestimmte Leiterplattentypen benötigen neben Standard-SMD-Bauteilen auch bedrahtete Bauteile. Dieser Arbeitsschritt dient dem Einsetzen dieser Bauteile. Durchkontaktierte Löcher werden mithilfe von Leiterplattenbauteilen erzeugt, die Signale von einer Seite der Leiterplatte zur anderen übertragen. Das Einsetzen bedrahteter Bauteile erfolgt üblicherweise manuell oder durch Wellenlöten.
6. Endabnahme
Dies markiert die zweite Inspektionsphase. Hier werden die bestückten Platinen Funktionstests oder umfassenden Leiterplattenprüfungen unterzogen, um elektrische Eigenschaften wie Spannung, Stromstärke und Signalausgang zu überwachen. Moderne Hersteller setzen verschiedene fortschrittliche Testgeräte ein, um den Erfolg oder Misserfolg der fertigen Platinen zu ermitteln.
7. Reinigung
Da beim Löten erhebliche Flussmittelreste auf der Leiterplatte zurückbleiben, ist eine gründliche Reinigung der Bauteile vor der Auslieferung der fertigen Leiterplatte an den Kunden unerlässlich. Dies geschieht durch Spülen der Leiterplatte mit deionisiertem Wasser. Anschließend wird die Leiterplatte mit Druckluft vollständig getrocknet. Die bestückte Leiterplatte ist nun bereit für die Kundenprüfung.
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