Einführung in die SMD-Bestückung und ihre Bedeutung in der Elektronikfertigung

7. August 2019, 00:00 Uhr
Als zentrales Element in Elektronikprodukten sind Platinen (Printed Circuit Boards) für alle Funktionen mitverantwortlich, die Produkte im Gesamtsystem realisieren müssen. Die Kombination von Platinen und entsprechenden Bauteilen führt dazu, dass Elektronikprodukte kleiner und leichter werden sowie bessere elektrische Verbindungen ermöglichen. Auch nach dem Aufkommen der SMD-Bestückungstechnologie, mit der Bauteile logisch und solide auf Platinen platziert werden, hat THT (Through-Hole Technology) nach wie vor ihre Berechtigung. Dabei werden die Anschlüsse bedrahteter Bauteile direkt durch Löcher der Platinen geführt und auf der Rückseite mit passenden Pads verlötet.
Bei höheren Anforderungen an die Leistung und das Aussehen von Elektronikprodukten werden moderne Aspekte durch THT-Baugruppen immer mehr konterkariert. Von moderner Elektronik wird derzeit erwartet, dass die Produkte schneller, kleiner und leichter werden, was zur Einführung von SMT (Surface Mount Technology) führte. SMT-Bestückung wird in fast allen Elektronikprodukten für zahlreiche Bereiche wie medizinische Versorgung, Transport, Militär, Luft- und Raumfahrt, Telekommunikation usw. praktiziert. Daher ist es elementar, sich mit SMD-Bestückungsverfahren, ihren Eigenschaften und ihrer Bedeutung für die Elektronikfertigung vertraut zu machen.

Definition der SMD-Bestückung

Die SMD-Bestückung ist eine Technologie für die Leiterplattenbestückung, die sich auf den Prozess bezieht, bei dem SMDs (Surface Mount Devices) bzw. SMCs (Surface Mount Components) durch Reflow- oder Schalllöten dauerhaft auf der Platinenoberfläche befestigt werden.
Im Gegensatz zu THT-Bauteilen weisen SMDs kleine Zuleitungen auf, die unter dem Bauteilkörper verborgen sind. Sie verbinden sich mit der Platine durch schmelzendes Lot, das abkühlt und hart wird.

Eigenschaften der SMD-Bestückung

a. Geringere Größe und geringeres Gewicht
Im Vergleich zu bedrahteten Bauelementen sind SMDs dank ihrer Chip-Form viel kleiner. Bedrahtete Bauelemente brauchen mehr Platz auch für die Anschlussdrähte, wodurch THT-bestückte Platinen dicker und schwerer sind als mit SMDs bestückte Platinen.
b. Höhere Leistung
Die Anschlussweise der SMD-Bestückung erfüllt hohe Anforderungen, so dass SMDs auch bezüglich Vibrationsfestigkeit, geringer Ausschussquote und hoher Leistung besser sind.
c. Höhere Zuverlässigkeit
Elektronische Produkte mit SMD-bestückten Platinen eigen sich besser für hohe Frequenzen und sind weniger anfällig für EMI (ElectroMagnetic Interference) und HF-Störungen.
Verfahren der SMD-Bestückung
SMD-Bestückungsverfahren umfassen im Wesentlichen den Lötpastendruck, die Chip-Platzierung, das Reflow-Löten, die Sichtprüfung und die AOI (Automated Optical Inspection).
a. Lötpastendruck
Der Lötpastendruck wird durch das Aufbringen von Schablonen realisiert, deren Aussparungen mit einer entsprechenden Menge Lötpaste gefüllt werden. Nach dem Lötpastendruck sollte jedes Pad auf der Leiterplattenoberfläche mit Lötpaste bedeckt sein, die zudem als Klebstoff für die SMDs fungiert. Die Güte des Lötpastendrucks hängt von einigen Faktoren ab, wie z.B. der Schabegeschwindigkeit oder dem Schabeklingenwinkel usw.
b. Chip-Bestückung
Die Chip-Bestückung erfolgt auf einem Chip-Montagegerät, dessen Parameter den Montagegrad und die Effizienz bestimmen. Wenn die Größe einer Platine kleiner ist als das kleinste Format, mit der ein Bestückungsbetrieb umgehen kann, kann
die SMD-Bestückung via Panelisierung eine Lösung sein.
c. Reflow-Löten
Bei der SMD-Bestückung wird hauptsächlich mit dem Reflow-Verfahren gelötet, das vier Temperaturphasen kennt: Vorwärmung, Temperaturanstieg, Spitzentemperatur und Abkühlung. Die Lötpaste zwischen Bauteilanschluss und Pad der Platine erfährt hohe Temperaturen und muss geschmolzen und abgekühlt werden. Mit zunehmender Aushärtung ist das Reflow-Löten abgeschlossen. Die Temperaturparameter sollten genau eingestellt werden, um eine hohe Qualität zu erreichen. Die Eigenschaften der verschiedenen Bauteile sollten sorgfältig geprüft werden, da die relative Luftfeuchte und die Temperatur für einige feuchtigkeits- und temperaturempfindliche Bauteile eine große Rolle spielen.
d. Inspektion
Die Inspektion ist wichtiger Schritt in der SMD-Bestückung, da sie die Qualität der bestückten Platinen bestimmt, welche die Produktion verlassen. Inspektionen können durch verschiedene Methoden durchgeführt werden: Sichtprüfung, AOI- und Röntgeninspektion, wobei die beiden ersteren meistin jeder Fertigung eingesetzt werden. Die Sichtprüfung zieltdarauf ab, offensichtliche Mängel zu entdecken. AOI zieltjedoch zusätzlich darauf ab, Lötfehler durch wie etwa kalte Lötstellen oder Lötzinnbrücken durch Bildaufnahmen aufzudecken. Die Röntgeninspektion ist eine Erweiterung der AOI, da sie in der Lage ist, die innere Beschaffenheit von
Lötstellen anzuzeigen.

Die Bedeutung der SMD-Bestückung

Wie bereits erwähnt, entspricht die SMD-Bestückung den aktuellen Forderungen an Elektronik in Bezug auf Größe und Funktion, sodass sie in fast allen Produkten eingesetzt wird. Ein weiterer Vorteil der SMD-Bestückung liegt in der hohen Fertigungseffizienz, da die SMD-Bestückung durch Teilautomatisierung realisiert werden kann und neueste Chip-Montagegeräte eine hohe Bestückungsgeschwindigkeit von 28 Punkten pro Sekunde bieten.

Bemühungen von PCBCart um die SMD-Bestückung

PCBCart mit Sitz in China ist seit mehr als zehn Jahren im Bereich der SMD-Bestückung tätig, wobei ständig alte Rekorde gebrochen und neue aufgestellt wurden. PCBCart bietet Vorteile bei Ressourcen, Umwelt und den Talenten, die für einen Elektronikhersteller von enormer Bedeutung sind.

Bemühung um Leistungsfähigkeit

Bisher haben die kleinsten Bauteile, mit der PCBCart umgehen kann, das einer Bleistiftspitze entsprechende Format 01005, damit kann man hohe Miniaturisierungsgrade erreichen. Bezüglich Produktionsstandards kann nach IPC-TM 650, ISO9001 und IATF16949 gefertigt werden, um den unterschiedlichen Anforderungen aus zahlreichen Bereichen gerecht zu werden.

Bemühung um Qualität

Die Qualität der Produkte steht seit der Gründung im Mittelpunkt von PCBCart und wird eine permanente Orientierung sein. Um den Kunden höchste Qualität zu bieten, wird von PCBCart nach dem strengen Qualitätsstandard ISO9001 gefertigt. Zudem werden während der gesamten SMD-Bestückung zahlreiche Inspektionsmaßnahmen wie Sichtprüfung, AOI-Test, Röntgenprüfung, Flying-Probe-Test und Funktionstests angemessen durchgeführt, die in Kombination zu einer hervorragenden Qualität der bestückten Platine vor dem Markteintritt beitragen. Darüber hinaus unterstützt PCBCart bleifreies Reflow-/Schwalllöten, das modernen Umweltschutzanforderungen
entspricht.

Bemühung um den Service

PCBCart versteht Kundenservice als Basis der Weiterentwicklung einer weltweit erfolgreichen Zusammenarbeit. Seit mehr als zehn Jahren ist das PCBCart Kundendienstteam in der Lage, die Bedürfnisse der Kunden schnell zu erkennen und innerhalb von Sekunden zu reagieren. Nicht umsonst hat PCBCart eine Kundenzufriedenheit von über 99 % erreicht.
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