Was ist PCBA-Herstellung?
Die PCBA-Fertigung, kurz für Printed Circuit Board Assembly Manufacturing, umfasst den komplexen Prozess der sorgfältigen Platzierung elektronischer Komponenten auf einer Leiterplatte (PCB), um eine voll funktionsfähige Leiterplatte zu erhalten. Die erfolgreiche Durchführung der PCBA Der Prozess erfordert ein geschicktes Management der Komponentenlieferketten, einen effizienten Betrieb der PCBA-Produktionslinien, strenge Qualitätskontrollmaßnahmen und umfassende Testverfahren.
Der Unterschied zwischen PCBA und PCB
Bevor wir den PCB-Montageprozess erklären, klären wir zunächst zwei gängige Begriffe: PCBA und PCB. Eine PCB bildet die Grundlage eines elektronischen Geräts. Sie ist eine unbestückte Platine aus Glasfaser oder einem anderen Material, die die Verdrahtung zwischen den Komponenten übernimmt. Für sich genommen ist eine PCB wirkungslos. Sie ist wie eine leere Leinwand, die darauf wartet, zum Leben erweckt zu werden. Eine PCBA entsteht, wenn alle benötigten Komponenten auf die Leiterplatte gelötet werden. Dadurch wird aus der leeren Tafel eine voll funktionsfähige, einsatzbereite Leiterplatte.
PCBA-Herstellung Prozess
Schritt 1: Lötpaste
Im ersten Schritt wird Lötpaste auf bestimmte Bereiche der Platine aufgetragen, auf denen elektronische Bauteile montiert werden sollen. Die Lötpaste besteht aus verschiedenen winzigen Metallkügelchen, hauptsächlich aus Zinn (ca. 96.5 %) und anderen Metallen wie Silber und Kupfer. Zusätzlich muss die Lötpaste mit Flussmittel vermischt werden, damit sie schmilzt und an der Platine haftet. Um die Lötpaste präzise und in der richtigen Menge aufzutragen, verwenden PCBA-Hersteller üblicherweise mechanische Vorrichtungen zur Halterung der Leiterplatten und der Lötschablone. Anschließend wird mit dem Applikator die richtige Menge Lötpaste auf die gewünschte Stelle aufgetragen. Nach dem Entfernen der Schablone befindet sich die Lötpaste an der richtigen Stelle.
Schritt 2: Aufnehmen und Platzieren
Nachdem die Lötpaste ordnungsgemäß auf die Platine aufgetragen wurde, muss die Platine einen Bestückungsprozess durchlaufen. Nehmen Sie oberflächenmontierte Bauteile von einer Rolle und platzieren Sie diese auf den vorgesehenen Stellen der Platine. Die Lötpaste verfügt über ausreichend Haftkraft, um die Bauteile an ihrem Platz zu halten. Dieser Prozess kann manuell oder automatisch durchgeführt werden. Die meisten Hersteller bevorzugen derzeit Letzteres, da der gesamte Prozess maschinell ausgeführt wird, was sowohl die Präzision als auch die Produktionseffizienz verbessert. Darüber hinaus gewährleistet die automatische Bestückung die Konsistenz der PCBA von Charge zu Charge.
Schritt 3: Reflow-Löten
Nach dem Platzieren der oberflächenmontierten Komponenten auf der Platine führen PCBA-Hersteller Reflow-Löten um die Lötpaste auszuhärten, die die Bauteile fest mit der Platine verbindet. Wie funktioniert das? Zunächst wird die Platine auf ein Förderband gelegt, das durch einen großen Reflow-Ofen läuft. Im Ofen befinden sich mehrere Heizgeräte, die die Platine auf etwa 250 Grad Celsius erhitzen, bis sich das Lot in Lötpaste verwandelt. Anschließend durchläuft die Platine mehrere Kühler, die die geschmolzene Lötpaste abkühlen und so eine dauerhafte Lötverbindung herstellen, damit oberflächenmontierte Bauteile fest auf der Platine montiert werden können.
Schritt 4: Inspektion
Leiterplatten können nach dem Reflow-Löten Probleme wie schlechte Verbindungsqualität oder Kurzschlüsse aufweisen. Daher wenden Hersteller in diesem Schritt verschiedene Methoden an, um die PCBA zu prüfen und ihre Funktionalität zu testen. Nachfolgend sind zwei Methoden zur PCBA-Prüfung aufgeführt:
Optische Inspektion: Im Vergleich zur manuellen Inspektion eignet sich die automatische optische Inspektion besser für die Prüfung großer Mengen von PCBA-Bestellungen. Sie kann Defekte und Fehler auf der Platine mit hoher Genauigkeit und hoher Geschwindigkeit aufspüren. Bei der optischen Inspektion spielt eine automatische optische Maschine eine wichtige Rolle. Sie ist mit Hochleistungskameras ausgestattet, die die Verbindungen aus verschiedenen Winkeln prüfen können. Darüber hinaus kann die Maschine die Qualität der Verbindungen durch Analyse der unterschiedlichen Lichtintensitäten, die von den Lötverbindungen reflektiert werden, überprüfen.
Röntgeninspektion: Bei komplexen und mehrschichtigen Leiterplatten Röntgeninspektion ist eine perfekte Wahl, da Röntgenstrahlen zur PCBA-Inspektion eingesetzt werden. Mithilfe von Röntgenstrahlen können wir durch die Schichten hindurchsehen und alle Fehler auf der Platine erkennen, selbst Probleme in der unteren Schicht.
Diese beiden Prüfungen werden vor dem abschließenden Funktionstest durchgeführt, der die volle Funktionsfähigkeit der Platine bestätigen soll.
Schritt 5: Durchkontaktierte Komponenten
Verschiedene PCBA-Typen erfordern die Verwendung unterschiedlicher elektronischer Komponenten, abgesehen von oberflächenmontierten Komponenten. PTH-Komponenten (Plated Through Hole) Auch PTH-Lötverfahren sind weit verbreitet. Bei der PTH-Montage werden Löcher in die Platine gebohrt, damit die Bauteile Signale von einer Seite zur anderen übertragen können. Es gibt zwei Arten von PTH-Lötverfahren:
Manuelles Löten: Bei diesem Vorgang werden alle Bauteile manuell in die Platine eingesetzt. Dabei ist eine Person für das Einsetzen eines Bauteiltyps im gewünschten Bereich verantwortlich. Anschließend wird die Platine an eine andere Arbeitsstation übergeben, wo eine andere Person einen anderen Bauteiltyp einsetzt. Es gibt mehrere Stationen, an denen verschiedene Bauteile eingesetzt werden, bis jedes Loch mit dem richtigen Bauteil gefüllt ist.
Wellenlöten: Es ist ein weiteres beliebtes Lötverfahren für bedrahtete LeiterplattenbaugruppenBeim Platzieren der PTH-Komponenten auf der Platine wird diese von einem Förderband transportiert, das über eine gepumpte Lotwelle oder einen Lotwasserfall läuft. Das Lot verschmiert die freiliegenden Metallbereiche der Platine und sorgt so für gute mechanische und elektrische Verbindungen.
Schritt 6: Funktionstest
Der letzte Schritt bei der Herstellung von Leiterplatten ist die Endkontrolle aller Leiterplatten, d. h. der Funktionstest. Dabei wird die Leiterplatte unter den gleichen Bedingungen geprüft, unter denen die Schaltung betrieben wird. Die simulierten Signale und Stromsignale werden durch die Leiterplatte geleitet, um die elektrischen Eigenschaften der Platine zu testen. Liegen die Schwankungen dieser Eigenschaften außerhalb des zulässigen Bereichs, hat die Platine den Test nicht bestanden.
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