Topics

Leiterplattenbestueckung

Datenaufbereitung im Frontend

Bauteilebeschaffung

Materialeingang und -lagerung

Vorbereitung der Lotpastendaten

Herstellung der SMD-Schablone

Kitting und Vorrüsten

Programmieren des Bestückautomaten

Lotpaste Drucken

SMD-Bestückung

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Erstmusterprüfung

Pixpect Before Reflow

Reflow-Löten

Bauteilekontrolle nach dem Reflow-Löten

Röntgeninspektion

THT-Bestückung

Pin in Paste

Selektivlöten

Handlöten

The Final Inspection

The Final Steps

Einführung

Die Fertigung von Elektronik Hardware Prototypen und Kleinserien ist unsere DNA. Hier stellen wir Ihnen die Baugruppenfertigung bei Eurocircuits vor.

Nachdem wir 30 Jahre lang Leiterplatten produziert haben, haben wir unser Leistungsspektrum erweitert und begonnen, unsere Leiterplatten mit Bauteilen zu bestücken. Unserem Fokus auf schnelle Durchlaufzeiten und kleine Mengen sind wir treu geblieben.

Ende 2017 haben wir die Leiterplattenbestückung gestartet und bis Ende 2019 über 5 Millionen Euro in den Maschinenpark in unserem Werk in Eger in Ungarn investiert. Alle Prozesse sind für die Prototypenfertigung ab einer Baugruppe und sehr schnelle Produktwechsel optimiert.

Dieses Video gibt in 5 Minuten einen vollständigen Überblick über die Baugruppenfertigung vom Eingang der Daten in unserem Webshop bis zur fertig bestückten Leiterplatte.

Video ansehen – Bestücken der Leiterplatte

Skript zum Video Leiterplattenbestückung bei Eurocircuits

Um aus einem Leiterplattenlayout eine elektronische Baugruppe zu fertigen, sind zwei Schritte erforderlich. Der erste Schritt ist die Fertigung der Leiterplatte. Der zweite Schritt ist das Bestücken der Leiterplatte mit Bauteilen.

Los geht’s mit der Bestellung und dem Hochladen der Daten für die Leiterplatte auf die Website von Eurocircuits. Hierfür stellen wir unsere eC-smart Tools den Visualizer (PCB Visualizer) zur Verfügung, das den Leiterplattendesigner bei der Validierung seiner Daten unterstützt.

BOM und CPL: Bauteiledaten hochladen und validieren

Zum Bestücken der Leiterplatte brauchen wir zwei weitere Dateien: die BOM (Stückliste) und die CPL (Bestückungskoordinaten). Beide Dateien kann man gemeinsam mit den Leiterplattendaten hochladen.

Die BOM (Bill of Material) enthält die Informationen zu den Bauteilen wie Herstellernummer (MPN: Manufacturers Part Number) und die dazugehörige Referenzbezeichnung (C1, C2, R1, R2, IC1 usw.), die Beschreibung des Bauteils und die Bauform bzw. das Gehäuse.

Eurocircuits stellt auch hierfür ein intelligentes Web-Tool, den PCBA Visualizer zur Verfügung, um die Bauteile zu verifizieren.

Die CPL definiert die Position jedes Bauteils auf der Leiterplatte.

Bauteile: automatische Prüfung der Verfügbarkeit und Bestellung

Wenn die Stückliste hochgeladen wird, identifiziert unser System automatisch die verwendeten Bauteile und der Beschaffungsprozess beginnt. Anhand unserer verifizierten Datenbank mit über 205.000 Komponenten werden die Bauteile ausgewählt. Bauteile, die wir nicht auf Lager haben, werden automatisch über ein API-System beschafft, das mit den meisten großen Bauteiledistributoren verbunden ist.

Unser System prüft automatisch die Verfügbarkeit und die Preise und wählt für jedes Bauteil den besten Preis aus.

Unsere Lagerteile sind Komponenten (Widerstände und Kondensatoren), die am häufigsten verwendet werden. Diese generischen Teile lagern wir in speziellen Schränken, unseren Mycronic-Türmen.

Front-End-Prozess: Bauteile kommissionieren und rüsten

Während des Front-End-Prozesses ermitteln wir die Bauteile, die einen speziellen Montageprozess oder ein besonderes Reflow-Lötprofil benötigen. Wir vergleichen das Bauteilgehäuse mit dem Footprint auf der Leiterplatte und prüfen die Ausrichtung und die Polarität der Bauteile. Im Frontend-Prozess werden auch die Programme und Dateien für die Bestückautomaten vorbereitet.

Sobald alle bestellten Bauteile im Haus eintreffen, werden sie geprüft (Markierungen, Menge usw.) und für die Produktion freigegeben.

Der erste Produktionsschritt ist das Kitting, bei dem wir die Rollen mit den SMD-Bauteilen in die Feeder einlegen und den Feeder einem Magazin zuweisen, das in den Bestückautomaten geladen wird.

Lotpaste: Direkt-Jetting oder SMD-Schablonendruck

Wenn die Bauteile vorbereitet sind, müssen wir die Lotpaste für die Leiterplatte auftragen. Entweder drucken wir die Lotpaste mit einer Edelstahlschablone oder direkt mit dem Jetter.

Der Jetter ist wie ein Tintenstrahldrucker, nur anspruchsvoller. Er kann 300 Lotpastenpunkte pro Sekunde drucken und arbeitet mit optischer Registrierung. Für unsere Prototypen ist dieser Prozess gut geeignet. Das Verfahren braucht keine Schablonen und bietet Flexibilität in der Fertigung.

Wenn wir die Lotpaste mit Schablonen drucken, stellen wir die Schablonen mit einem Laserschneider selbst her. Wir verwenden entweder 70, 100 oder 127 µm dicke Schablonen, um die beste Druckqualität zu erzielen.

Lotastendruck: Nur exakt gedruckte Lotdepots sind erlaubt

Die tatsächliche Menge Lotpaste, die auf jedes Pad gedruckt werden soll, wird während des Front-End-Prozesses festgelegt. Mit diesen Informationen können wir die SMD-Schablone herstellen oder den Jetter programmieren.

Nach dem Druckvorgang prüfen wir das Ergebnis mit der SPI (Solder Paste Inspection). Der Automat erstellt ein 3D-Bild und misst die Menge der Lotpaste. Wir beginnen das Bestücken nur auf perfekt bedruckten Leiterplatten.

SMD-Bestückung: Automaten verarbeiten das gesamte Bauteilespektrum

Wir arbeiten mit Mycronic MY300 Bestückautomaten, um die SMD-Bauteile auf den Leiterplatten zu platzieren. Die meisten Bauteile kommen normalerweise in Trägerbandrollen an; außerdem kann der Automat Stangen- und Magazinverpackungen verarbeiten.

Es gibt zwei Arten von Bestückköpfen: erstens Hochgeschwindigkeitsköpfe, die bis zu acht kleinere und leichtere Bauteile gleichzeitig aufnehmen und bestücken können und zweitens Einzelbestückköpfe, die sich hervorragend für größere und schwerere Bauteile eignen.

Das Vision-Kamerasystem unseres Bestückautomaten MY300 prüft jedes Bauteil und vergleicht seine Abmessungen mit denen in unserer Datenbank. Es verfügt auch über ein elektrisches Verifizierungssystem, das den Wert von Transistoren, Widerständen, Kondensatoren, Dioden und die Ausrichtung von polarisierten Komponenten misst.

Reflow-Lötprozess: richtiges Lötprofil für optimale Lötstellen

Nach dem Bestücken der Bauteile bringt das Transportsystem die Leiterplatten zum Löten in den Reflow-Ofen. Dieser Prozess besteht aus vier Stufen: Vorheizen, Einweichen, Aufschmelzen und Abkühlen.

Der Lötöfen erwärmt die Leiterplatte und aktiviert das Flussmittel. Die Lotpaste schmilzt auf und fließt an den Bauteilanschluss und das Lötpad auf der Leiterplatte. Beim Abkühlen erstarrt das Lot und stellt eine mechanische und elektrische Verbindung zwischen dem Bauteilanschluss und dem Pad auf der Leiterplatte her.

Optische Inspektion: Kontrolle und Vergleich mit dem Referenzbild

Wir haben ein eigenes optisches Inspektionssystem entwickelt, das wir in verschiedenen Phasen der Fertigung einsetzen. Es heißt PIXpect.

PIXpect wird verwendet, um die Leiterplatten vor und nach dem Reflow-Löten, der Endkontrolle und der Bestückung usw. zu prüfen. Die Bilder werden dann mit denen in unserem Visualizer verglichen.

Verdeckte Lötstellen untersuchen wir mit einem 3D-Röntgengerät von Nikon. Das Röntgen eignet sich sehr gut für die Prozesskontrolle und Fehleranalyse. Es ist eine ausgezeichnete und schnelle Lösung für die Prüfung von BGA- und LGA-Gehäusen und Steckverbindern, wenn die Pins verdeckt sind. Das Gerät ist auch für die Laminographie geeignet und erzeugt Bilder, die man leicht interpretieren kann, auch wenn die Bilderzeugung einige Stunden dauert.

THT-Bauteile: Selektivlötroboter erzeugt reproduzierbare Lötstellen

Bedrahtete Bauteile (THT) können entweder von unseren erfahrenen Fachkräften von Hand oder mit unserer Selektivlötanlage gelötet werden. Obwohl das manuelle Löten veraltet erscheint, ist es in speziellen Fällen immer noch üblich.

In den meisten Fällen löten wir THT-Bauteile mit einen Selektivlötautomaten, da der Prozess gleichbleibend reproduzierbar ist. Der Prozess besteht aus drei Hauptschritten, dem Aufsprühen von Flussmittel, dem Vorwärmen der Leiterplatte und dem Löten mit einer Minilötwelle aus einer speziellen Lötdüse.

Zu guter Letzt folgen die Reinigung, die Endkontrolle und der Versand der bestückten Leiterplatte. Bei der Endkontrolle vergleichen wir die bestückte Leiterplatte mit dem Visualizer, um alle Details der Bestellung zu überprüfen.